單片機(jī)課程設(shè)計(jì)pwm調(diào)速

1、單片機(jī)原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告課題名稱單片機(jī)原理與接口技術(shù)學(xué)院自動(dòng)控制與機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)12級(jí) 電氣一班學(xué)號(hào)姓名時(shí)間2014年6月30日目 錄（黑體、三號(hào)、加粗）一、 課程設(shè)計(jì)報(bào)告目的和要求：2(一)設(shè)計(jì)任務(wù)及要求：31設(shè)計(jì)任務(wù)：32設(shè)計(jì)要求：33.總體設(shè)計(jì)概述3（1） 設(shè)計(jì)目的和意義4二整體電路及硬件設(shè)計(jì)：4（一）各模塊電路設(shè)計(jì)：41.所用元器件簡(jiǎn)介，引腳功能：42工作原理說明及參數(shù)計(jì)算：8(1) 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)8(2)直流電機(jī)的工作原理9(3)直流電機(jī)的分類93.系統(tǒng)各模塊設(shè)計(jì)：10（1）總體設(shè)計(jì)框圖10（2） 復(fù)位及時(shí)鐘震蕩電路：11（3） 電機(jī)PWM驅(qū)動(dòng)模塊的電路：

2、11（4）按鍵控制電路設(shè)計(jì)12（5）狀態(tài)顯示電路設(shè)計(jì)13(6)PWM調(diào)速工作方式及方案論證134.總體電路圖14三、軟件的設(shè)計(jì)：151主程序流程圖，關(guān)鍵代碼及相應(yīng)的文字說明:152 各個(gè)子程序（函數(shù)）流程圖、關(guān)鍵代碼及相應(yīng)的文字說明：17（1）定時(shí)器的初始化程序設(shè)計(jì)17（2）顯示程序設(shè)計(jì)17（3）鍵盤掃描程序設(shè)計(jì)183.硬軟件的調(diào)試過程和完善：20（1） 程序調(diào)試結(jié)果20（2） 軟件仿真結(jié)果20四、 課程設(shè)計(jì)體會(huì)：26五、參考文獻(xiàn):27六、 附件：271.所有源程序清單272.系統(tǒng)整機(jī)電路原理圖:32一、 課程設(shè)計(jì)報(bào)告目的和要求：?jiǎn)纹瑱C(jī)課程設(shè)計(jì)過程中，通過查閱資料、接口設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試

3、等環(huán)節(jié)，完成一個(gè)基于MCS-51系列單片機(jī)，涉及多種資源應(yīng)用，并具有綜合功能的小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)。使我們不但能夠?qū)⒄n堂上學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來，而且能夠?qū)﹄娮与娐?、電子元器件等方面的知識(shí)進(jìn)一步加深認(rèn)識(shí)，同時(shí)在軟件編程、調(diào)試、相關(guān)儀器設(shè)備和相關(guān)軟件的使用技能等方面得到較全面的鍛煉和提高。使我們?cè)鲞M(jìn)對(duì)單片機(jī)的感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)單片機(jī)理論方面的理解，加深單片機(jī)的內(nèi)部功能模塊的應(yīng)用，如定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷、片內(nèi)外存貯器、I/O接口、串行口等。使我們了解和掌握單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)過程、方法及實(shí)現(xiàn)，強(qiáng)化單片機(jī)應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)與分析能力。提高我們?cè)趩纹瑱C(jī)應(yīng)用方面的實(shí)踐技能和科學(xué)作風(fēng)；培育綜合運(yùn)用理論

4、知識(shí)解決問題的能力。根據(jù)課程設(shè)計(jì)具體課題安排時(shí)間，確定課題的設(shè)計(jì)、編程和調(diào)試內(nèi)容，分團(tuán)隊(duì)開展課程設(shè)計(jì)活動(dòng)，按時(shí)完成每部分工作。課程設(shè)計(jì)集中在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。在課程設(shè)計(jì)過程中，堅(jiān)持獨(dú)立完成，實(shí)現(xiàn)課題規(guī)定的各項(xiàng)指標(biāo)，并寫出設(shè)計(jì)報(bào)告。要求自己調(diào)研、設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能、劃分軟硬件功能、選擇器件，用Proteus或Protel軟件在PC機(jī)上完成硬件原理圖設(shè)計(jì)。使用Keil或相關(guān)編程軟件，完成軟件設(shè)計(jì)。然后使用通用單片機(jī)實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)，或者使用Proteus或Multisim仿真軟件在PC機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)仿真，調(diào)試電路和修改調(diào)試程序。燒錄程序，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)做試運(yùn)行，有問題再進(jìn)一步修改調(diào)試，直至達(dá)到設(shè)計(jì)的要求和取得滿意的效果。

5、最后編寫系統(tǒng)說明書，其內(nèi)容主要包括系統(tǒng)的功能介紹、使用范圍、主要性能指標(biāo)、使用方法、注意事項(xiàng)等。(一)設(shè)計(jì)任務(wù)及要求：1設(shè)計(jì)任務(wù)：基于MCS-51系列單片機(jī)AT89C51，設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)控制的直流電機(jī)的PWM調(diào)速控制裝置。2設(shè)計(jì)要求：（1）在系統(tǒng)中擴(kuò)展直流電動(dòng)機(jī)控制驅(qū)動(dòng)電路L298，驅(qū)動(dòng)直流測(cè)速電機(jī)。（2） 使用定時(shí)器產(chǎn)生可控的PWM波，通過按鍵改變PWM占空比，控制直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。（3）設(shè)計(jì)一個(gè)有4個(gè)按鍵的鍵盤。K1：“啟動(dòng)/停止”。K2：“正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)”。K3：“加速”。K4：“減速”。（4） 手動(dòng)控制。在鍵盤上設(shè)置兩個(gè)按鍵直流電動(dòng)機(jī)加速鍵和直流電動(dòng)機(jī)減速鍵。在手動(dòng)狀態(tài)下，每按一次鍵，電動(dòng)

6、機(jī)的轉(zhuǎn)速按照約定的速率改變。（5） 測(cè)量并在LED顯示器上顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速(rpm)。（6） 實(shí)現(xiàn)數(shù)字PID調(diào)速功能。3.總體設(shè)計(jì)概述單片機(jī)直流電機(jī)調(diào)速簡(jiǎn)介：?jiǎn)纹瑱C(jī)直流調(diào)速系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的平滑調(diào)速。PWM是通過控制固定電壓的直流電源開關(guān)頻率，從而改變負(fù)載兩端的電壓，進(jìn)而達(dá)到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。在PWM驅(qū)動(dòng)控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個(gè)固定的頻率來接通和斷開電源，并根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開”時(shí)間的長(zhǎng)短。通過改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來改變平均電壓的大小，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)控制方案的分析：本直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)以單片機(jī)系統(tǒng)為依托，根據(jù)PWM調(diào)速的基本原理，以直流電機(jī)

7、電樞上電壓的占空比來改變平均電壓的大小，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的平滑調(diào)速，并通過單片機(jī)控制速度的變化。本文所研究的直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)主要是由硬件和軟件兩大部分組成。硬件部分是前提，是整個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行的基礎(chǔ)，它主要為軟件提供程序運(yùn)行的平臺(tái)。而軟件部分，是對(duì)硬件端口所體現(xiàn)的信號(hào)，加以采集、分析、處理，最終實(shí)現(xiàn)控制器所要實(shí)現(xiàn)的各項(xiàng)功能，達(dá)到控制器自動(dòng)對(duì)電機(jī)速度的有效控制。（1） 設(shè)計(jì)目的和意義 本文設(shè)計(jì)的直流PWM調(diào)速系統(tǒng)采用的是調(diào)壓調(diào)速。系統(tǒng)主電路采用大功率GTR為開關(guān)器件、H橋單極式電路為功率放大電路的結(jié)構(gòu)。PWM調(diào)制部分是在單片機(jī)開發(fā)平臺(tái)之上，運(yùn)用匯編語言編程控制。由

8、定時(shí)器來產(chǎn)生寬度可調(diào)的矩形波。通過調(diào)節(jié)波形的寬度來控制H電路中的GTR通斷時(shí)間，以達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)速度的目的。增加了系統(tǒng)的靈活性和精確性，使整個(gè)PWM脈沖的產(chǎn)生過程得到了大大的簡(jiǎn)化。 本設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為核心，以鍵盤作為輸入達(dá)到控制直流電機(jī)的啟停、速度和方向，完成了基本要求和發(fā)揮部分的要求。在設(shè)計(jì)中，采用了PWM技術(shù)對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，通過對(duì)占空比的計(jì)算達(dá)到精確調(diào)速的目的。 本文介紹了直流電機(jī)的工作原理和數(shù)學(xué)模型、脈寬調(diào)制（PWM）控制原理和H橋電路基本原理設(shè)計(jì)了驅(qū)動(dòng)電路的總體結(jié)構(gòu)，根據(jù)模型，利用PROTEUS軟件對(duì)各個(gè)子電路及整體電路進(jìn)行了仿真，確保設(shè)計(jì)的電路能夠滿足性

9、能指標(biāo)要求，并給出了仿真結(jié)果。二整體電路及硬件設(shè)計(jì)：（一）各模塊電路設(shè)計(jì)：1.所用元器件簡(jiǎn)介，引腳功能：AT89C5是八位單片機(jī)MSC-51的升級(jí)版，又世界著名的半導(dǎo)體公司ATMEL在購買MSC-51設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)后，利用自身優(yōu)勢(shì)技術(shù)閃存在生產(chǎn)技術(shù)對(duì)舊技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和擴(kuò)展，同時(shí)使用新的半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝，最終得到的新型產(chǎn)品。AT89C51是一種帶4K字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機(jī)。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的單片機(jī)。單片機(jī)

10、的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51是一種高效微控制器，AT89C2051是它的一種精簡(jiǎn)版本。AT89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案，本次設(shè)計(jì)根據(jù)最小系統(tǒng)使用雙列直插DIP-40的封裝。注：89C51引腳圖 VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能

11、夠用于外部程 序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時(shí)，P0 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作 輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其

12、管腳被內(nèi)部上拉電阻 拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（

13、ILL）這是由于上拉的緣故。寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示：口管腳 備選功能 P3.0 RXD（串行輸入口）P3.1 TXD（串行輸出口）P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1）P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3口同時(shí)

14、為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 時(shí)，將跳過一個(gè)ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時(shí)， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。

15、另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）L298是SGS公司的產(chǎn)品，比較常見的是15腳Multiwatt封裝的L298

16、N，內(nèi)部同樣包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。可以方便的驅(qū)動(dòng)兩個(gè)直流電機(jī)，或一個(gè)兩相步進(jìn)電機(jī)。L298N芯片可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)二相電機(jī)，也可以驅(qū)動(dòng)一個(gè)四相電機(jī)，輸出電壓最高可達(dá)50V，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機(jī)的IO口提供信號(hào)；而且電路簡(jiǎn)單，使用比較方便。圖為L(zhǎng)298N的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖。注：L298N內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)圖L298N可接受標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)VSS，VSS可接457 V電壓。4腳VS接電源電壓，VS電壓范圍VIH為2546 V。輸出電流可達(dá)25 A，可驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載。1腳和15腳下管的發(fā)射極分別單獨(dú)引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號(hào)。L298可驅(qū)動(dòng)2個(gè)電動(dòng)機(jī)，OUT1，

17、OUT2和OUT3，OUT4之間可分別接電動(dòng)機(jī)，本實(shí)驗(yàn)裝置我們選用驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。5，7，10，12腳接輸入控制電平，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。EnA，EnB接控制使能端，控制電機(jī)的停轉(zhuǎn)。表2-1是L298N功能邏輯圖。 注：L298N功能邏輯圖 在直流電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)中對(duì)大功率的電動(dòng)機(jī)常采用IGBT作為主開關(guān)元件,對(duì)中小功率的電機(jī)常采用功率場(chǎng)效應(yīng)管作為主開關(guān)元件.另外還可以采用集成電路來完成對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)采用集成電路L298來驅(qū)動(dòng)電機(jī)注：L298內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能引腳圖圖 2-2L298是雙H高電壓大電流功率集成電路.直接采用 L邏輯電平控制,可以驅(qū)動(dòng)繼電器、直流電動(dòng)機(jī) 、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等電感性負(fù)載。其內(nèi)部

18、有兩個(gè)完全相同的功率放大回路。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能如圖 2-2所示。L298 引腳符號(hào)及功能SENSA、SENSB：分別為兩個(gè)H橋的電流反饋腳，不用時(shí)可以直接接地ENA 、ENB：使能端，輸入PWM信號(hào) IN1、IN2、IN3、IN4：輸入端，TTL邏輯電平信號(hào)OUT1、OUT2、OUT3、OUT4：輸出端，與對(duì)應(yīng)輸入端同邏輯VCC：邏輯控制電源，4.57V GND:地VSS：電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源，最小值需比輸入的低電平電壓高當(dāng)使能端為高電平時(shí)，輸入端IN1為PWM信號(hào),IN2為低電平信號(hào)時(shí),電機(jī)正轉(zhuǎn)；輸入端IN1為低電平信號(hào)，IN2為PWM信號(hào)時(shí),電機(jī)反轉(zhuǎn);IN1與IN2相 同時(shí),電機(jī)快速停止。當(dāng)使

19、能端為低電平時(shí),電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。2工作原理說明及參數(shù)計(jì)算：(1) 直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)應(yīng)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。直流電機(jī)運(yùn)行時(shí)靜止不動(dòng)的部分稱為定子，定子的主要作用是產(chǎn)生磁場(chǎng)，由機(jī)座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成。運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的部分稱為轉(zhuǎn)子，其主要作用是產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，是直流電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的樞紐，所以通常又稱為電樞，由轉(zhuǎn)軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風(fēng)扇等組成。  1） 主磁極。作用是產(chǎn)生氣隙磁場(chǎng)。主磁極由主磁極鐵心和勵(lì)磁繞組兩部分組成。鐵心一般用0.5mm1.5mm厚的硅鋼板沖片疊壓鉚緊而成，分為極身和極靴兩部分，上面套勵(lì)磁繞組的部分稱

20、為極身，下面擴(kuò)寬的部分稱為極靴，極靴寬于極身，既可以調(diào)整氣隙中磁場(chǎng)的分布，又便于固定勵(lì)磁繞組。勵(lì)磁繞組用絕緣銅線繞制而成，套在主磁極鐵心上。整個(gè)主磁極用螺釘固定在機(jī)座上。2）機(jī)座。電機(jī)定子的外殼稱為機(jī)座。它為主磁路的一部分，同時(shí)構(gòu)成電機(jī)的結(jié)構(gòu)框架，由厚鋼板或鑄鋼件構(gòu)成；  3）電樞鐵芯。為電樞繞組的支撐部件，也為主磁路的一部分，由硅鋼片疊壓而成；  4）電樞繞組。直流電機(jī)的電路部分，由絕緣的圓形或矩形截面的導(dǎo)線繞成；  5）換向器。由許多鴿形尾的換向片排列成一個(gè)圓筒、片間用V形云母絕緣，兩端再用兩個(gè)形環(huán)夾緊而構(gòu)成。用作直流發(fā)電機(jī)時(shí)，稱

21、整流子，起整流作用；用于直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，用于（逆變）換向；  6）電刷裝置。由電刷、刷盒、刷桿和連線等構(gòu)成，是電樞電路的引出（或引入）裝置。  7）換向極。作用是改善換向，減小電機(jī)運(yùn)行時(shí)電刷與換向器之間可能產(chǎn)生的換向火花，一般裝在兩個(gè)相鄰主磁極之間，由換向極鐵心和換向極繞組組成。換向極繞組用絕緣導(dǎo)線繞制而成，套在換向極鐵心上，換向極的數(shù)目與主磁極相等。(2)直流電機(jī)的工作原理直流電機(jī)里邊固定有環(huán)狀永磁體，電流通過轉(zhuǎn)子上的線圈產(chǎn)生安培力，當(dāng)轉(zhuǎn)子上的線圈與磁場(chǎng)平行時(shí)，再繼續(xù)轉(zhuǎn)受到的磁場(chǎng)方向?qū)⒏淖儯虼舜藭r(shí)轉(zhuǎn)子末端的電刷跟轉(zhuǎn)換片交替接觸，從而線圈上的電流方向也改

22、變，產(chǎn)生的洛倫茲力方向不變，所以電機(jī)能保持一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。直流發(fā)電機(jī)的工作原理就是把電樞線圈中感應(yīng)的交變電動(dòng)勢(shì)，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時(shí)變?yōu)橹绷麟妱?dòng)勢(shì)的原理。感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向按右手定則確定（磁感線指向手心，大拇指指向?qū)w運(yùn)動(dòng)方向，其他四指的指向就是導(dǎo)體中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向）。導(dǎo)體受力的方向用左手定則確定。這一對(duì)電磁力形成了作用于電樞一個(gè)力矩，這個(gè)力矩在旋轉(zhuǎn)電機(jī)里稱為電磁轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩的方向是逆時(shí)針方向，企圖使電樞逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。如果此電磁轉(zhuǎn)矩能夠克服電樞上的阻轉(zhuǎn)矩（例如由摩擦引起的阻轉(zhuǎn)矩以及其它負(fù)載轉(zhuǎn)矩），電樞就能按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)起來。 (3)直流電機(jī)的分類直流電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)及工作

23、原理可劃分：無刷直流電動(dòng)機(jī)和有刷直流電動(dòng)機(jī)。 （1）無刷直流電動(dòng)機(jī)：無刷直流電動(dòng)機(jī)是將普通直流電動(dòng)機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子進(jìn)行了互換。其轉(zhuǎn)子為永久磁鐵產(chǎn)生氣隙磁通：定子為電樞，由多相繞組組成。在結(jié)構(gòu)上，它與永磁同步電動(dòng)機(jī)類似。無刷直流電動(dòng)機(jī)定子的結(jié)構(gòu)與普通的同步電動(dòng)機(jī)或感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相同在鐵芯中嵌入多相繞組(三相、四相、五相不等)繞組可接成星形或三角形，并分別與逆變器的各功率管相連，以便進(jìn)行合理換相。由于電動(dòng)機(jī)本體為永磁電機(jī)，所以習(xí)慣上把無刷直流電動(dòng)機(jī)也叫做永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)。    （2）有刷直流電動(dòng)機(jī)：又可分為永磁直流電動(dòng)機(jī)和電磁直流電動(dòng)機(jī)。 

24、永磁直流電動(dòng)機(jī)劃分：稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)、鐵氧體永磁直流電動(dòng)機(jī)和鋁鎳鈷永磁直流電動(dòng)機(jī)。稀土永磁直流電動(dòng)機(jī)：體積小且性能更好，但價(jià)格昂貴，主要用于航天、計(jì)算機(jī)、井下儀器等；鐵氧體永磁直流電動(dòng)機(jī)：由鐵氧體材料制成的磁極體,廉價(jià)，且性能良好，廣泛用于家用電器、汽車、玩具、電動(dòng)工具等領(lǐng)域；鋁鎳鈷永磁直流電動(dòng)機(jī)：需要消耗大量的貴重金屬、價(jià)格較高，但對(duì)高溫的適應(yīng)性好，用于環(huán)境溫度較高或?qū)﹄妱?dòng)機(jī)的溫度穩(wěn)定性要求較高的場(chǎng)合。 電磁直流電動(dòng)機(jī)劃分：串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)、他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)和復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。串勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)：電流串聯(lián)，分流，勵(lì)磁繞組是和電樞串聯(lián)的，直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)通常用較粗的導(dǎo)線繞成，他

25、的匝數(shù)較少。并勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)：并勵(lì)直流電機(jī)的勵(lì)磁繞組與電樞繞組相并聯(lián)；他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)：勵(lì)磁繞組與電樞沒有電的聯(lián)系，勵(lì)磁電路是由另外直流電源供給的。因此勵(lì)磁電流不受電樞端電壓或電樞電流的影響；復(fù)勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)：復(fù)勵(lì)直流電機(jī)有并勵(lì)和串勵(lì)兩個(gè)勵(lì)磁繞組，若串勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁通勢(shì)與并勵(lì)繞組產(chǎn)生的磁通勢(shì)方向相同稱為積復(fù)勵(lì)。若兩個(gè)磁通勢(shì)方向相反，則稱為差復(fù)勵(lì) 。3.系統(tǒng)各模塊設(shè)計(jì)：（1）總體設(shè)計(jì)框圖本設(shè)計(jì)的硬件電路包括最小系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電路、按鍵控制電路、狀態(tài)顯示電路四大部分。最小系統(tǒng)是為了使單片機(jī)正常工作，包括晶振電路和復(fù)位電路。驅(qū)動(dòng)電路主要是對(duì)單片機(jī)輸出的脈沖進(jìn)行功率放大，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)用驅(qū)動(dòng)芯片控制電機(jī)

26、換向。按鍵控制電路由開關(guān)和按鍵組成，由操作者根據(jù)工作需要進(jìn)行相應(yīng)的操作。狀態(tài)顯示電路主要是為了顯示電機(jī)的工作狀態(tài)和轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖3.1所示。AT89C51單片機(jī)狀態(tài)顯示電路晶振電路復(fù)位電路直流電機(jī)ULN2003驅(qū)動(dòng)電路按鍵控制電路 圖3.1 總體設(shè)計(jì)框圖（2） 復(fù)位及時(shí)鐘震蕩電路：信號(hào)復(fù)位電路：使用了獨(dú)立式鍵盤，單片機(jī)的P1口鍵盤的接口?？紤]到對(duì)控制功能的擴(kuò)展，本設(shè)計(jì)使用了6路獨(dú)立式鍵盤。復(fù)位電路采用手動(dòng)復(fù)位，所謂手動(dòng)復(fù)位，是指通過接通一按鈕開關(guān)，使單片機(jī)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)，晶振電路用30PF的電容和一個(gè)12M晶體振蕩器組成為整個(gè)電路提供時(shí)鐘頻率。89C51單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)通常用兩種電路

27、形式電路得到：內(nèi)部震蕩方式和外部中斷方式。在引腳XTAL1和XTAL2外部接晶振電路器（簡(jiǎn)稱晶振）或陶瓷晶振器，就構(gòu)成了內(nèi)部晶振方式。由于單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)高增益反相放大器，當(dāng)外接晶振后，就構(gòu)成了自激振蕩器并產(chǎn)生振蕩時(shí)鐘脈沖。其電容值一般在530pf,晶振頻率的典型值為12MHz,采用6MHz的情況也比較多。內(nèi)部振蕩方式所得的時(shí)鐘信號(hào)比較穩(wěn)定，實(shí)用電路實(shí)用較多。復(fù)位及時(shí)鐘振蕩電路如圖3.2.1所示。 圖3.2.1 復(fù)位及時(shí)鐘振蕩電路（3） 電機(jī)PWM驅(qū)動(dòng)模塊的電路：驅(qū)動(dòng)電路的主要功能是放大單片機(jī)產(chǎn)生的PWM信號(hào)以驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，并控制其正反轉(zhuǎn)。選用L298芯片構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路。該芯片主要特點(diǎn)是：工作電

28、壓高，輸出電流大。內(nèi)含兩個(gè)H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，并控制其轉(zhuǎn)速方向。圖3.3 驅(qū)動(dòng)電路（4）按鍵控制電路設(shè)計(jì)獨(dú)立式按鍵就是各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵各接入一根輸入線，一根輸入線上的按鍵工作狀態(tài)不會(huì)影響其他輸入線上的工作狀態(tài)。因此，通過檢測(cè)輸入線的電平狀態(tài)可以很容易判斷哪個(gè)按鍵按下了。獨(dú)立式按鍵電路配置靈活，軟件簡(jiǎn)單。但每個(gè)按鍵需要占用一個(gè)輸入口線，在按鍵數(shù)量較多時(shí)，需要較多的輸入口線且電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故此種鍵盤適用于按鍵較少或操作速度較高的場(chǎng)合。 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，控制輸入部分設(shè)置了啟?？刂?，換向控制，加速控制和減速控制按鈕，分別是SW3、SW1、SW2

29、、S2、S3。通過SW3和SW1、SW2狀態(tài)變化分別實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟動(dòng)和換向功能。當(dāng)SW3、SW1、SW2的狀態(tài)變化時(shí)，內(nèi)部程序檢測(cè)P3.4和P3.5、P3.6的狀態(tài)來調(diào)用相應(yīng)的啟動(dòng)和換向程序，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的電機(jī)的啟動(dòng)和正反轉(zhuǎn)控制。 根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的工作原理可以知道，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制主要是通過控制通入電機(jī)的脈沖頻率，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。對(duì)于單片機(jī)而言，主要的方法有：軟件延時(shí)和定時(shí)中斷在此電路中電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制主要是通過定時(shí)器的中斷來實(shí)現(xiàn)的，該電路控制電機(jī)加速度主要是通過S2、S3的斷開和閉合，從而控制外部中斷根據(jù)按鍵次數(shù)，改變速度值存儲(chǔ)區(qū)中的數(shù)據(jù),從而控制電機(jī)的輸出脈沖頻率，從而改變了電機(jī)的轉(zhuǎn)速。按鍵控

30、制電路如圖3.4所示。圖3.4 按鍵控制電路（5）狀態(tài)顯示電路設(shè)計(jì)在該步進(jìn)電機(jī)的控制系統(tǒng)中，電機(jī)可以正反轉(zhuǎn)，可以加減速，其中電機(jī)轉(zhuǎn)速的等級(jí)分為八級(jí)，為了方便知道電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和電機(jī)的轉(zhuǎn)速的等級(jí)，這里設(shè)計(jì)了電機(jī)轉(zhuǎn)速和電機(jī)的工作狀態(tài)的顯示電路。在顯示電路中，主要是利用了單片機(jī)的P0口和P2口。采用兩個(gè)共陽數(shù)碼管作顯示。第一個(gè)數(shù)碼管接的a、b、c、d、e、f、g、h分別接P0.0P0.7口，用于顯示電機(jī)正反轉(zhuǎn)狀態(tài)，正轉(zhuǎn)時(shí)顯示“1”，反轉(zhuǎn)時(shí)顯示“0”，不轉(zhuǎn)時(shí)數(shù)碼管熄滅。第二個(gè)數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g、h分別接P2.0P2.7口，用于顯示電機(jī)的轉(zhuǎn)速級(jí)別，共六級(jí)，即從05轉(zhuǎn)速依次遞增，“0”表示

31、轉(zhuǎn)速為零。狀態(tài)顯示電路如圖3.5所示。圖3.5 狀態(tài)顯示電路(6)PWM調(diào)速工作方式及方案論證 方案一：采用定時(shí)器做為脈寬控制的定時(shí)方式，這一方式產(chǎn)生的脈沖寬度極其精確，誤差只在幾個(gè)us。 方案二：采用軟件延時(shí)方式，這一方式在精度上不及方案一，特別是在引入中斷后，將有一定的誤差。故采用方案一。由于單極性工作制電壓波開中的交流成分比雙極性工作制的小，其電流的最大波動(dòng)也比雙極性工作制的小，所以我們采用了單極性工作制。 調(diào)脈寬的方式有三種：定頻調(diào)寬、定寬調(diào)頻和調(diào)寬調(diào)頻。我們采用了定頻調(diào)寬方式，因?yàn)椴捎眠@種方式，電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)比較穩(wěn)定；并且在采用單片機(jī)產(chǎn)生PWM脈沖的軟件

32、實(shí)現(xiàn)上比較方便。4.總體電路圖 把各個(gè)模塊的電路組合成總電路，如圖4.1所示。圖4.1 總體電路圖三、軟件的設(shè)計(jì)：1主程序流程圖，關(guān)鍵代碼及相應(yīng)的文字說明:主程序中要完成的工作主要有對(duì)系統(tǒng)初始值的設(shè)置、系統(tǒng)狀態(tài)的顯示以及各種開關(guān)狀態(tài)的檢測(cè)判斷等。系統(tǒng)上電后，首先對(duì)定時(shí)器的狀態(tài)進(jìn)行設(shè)置，包括定時(shí)器的工作方式以及對(duì)P1口送初值以決定脈沖分配方式，速度值存儲(chǔ)區(qū)送初值決定電機(jī)的啟動(dòng)速度，對(duì)方向值存儲(chǔ)區(qū)送初值決定步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向等內(nèi)容等；然后對(duì)系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行顯示；接著不斷的進(jìn)行鍵盤掃描，若有按鍵按下，則調(diào)出相應(yīng)的子程序，使系統(tǒng)對(duì)按鍵作出反應(yīng)；然后又根據(jù)反應(yīng)后的系統(tǒng)狀態(tài)更新顯示。主程序流程圖如圖4.1所示

33、，主程序部分如下：void main() time_init(); while(1) display(); keyscan(); 是否為減速鍵按下？掃描鍵盤是否為正轉(zhuǎn)鍵按下？停止按鍵是否按下？定時(shí)器初始化初始狀態(tài)顯示是否有鍵按下？是否為停止鍵按下？正轉(zhuǎn)是否為加速鍵按下？加速減速是否為反轉(zhuǎn)鍵按下？反轉(zhuǎn)顯示狀態(tài)開始2 各個(gè)子程序（函數(shù)）流程圖、關(guān)鍵代碼及相應(yīng)的文字說明：（1）定時(shí)器的初始化程序設(shè)計(jì)定時(shí)器是用來產(chǎn)生PWM信號(hào)以控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的。因此，必須設(shè)置好定時(shí)器的工作方式以及定時(shí)初值，還要開啟中斷，以便響應(yīng)按鍵動(dòng)作。所用定時(shí)器為定時(shí)器0，設(shè)置為工作方式為1。在模式1中，寄存器TH0和TL0以全

34、8位參與操作，構(gòu)成一個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，當(dāng)TH0溢出時(shí)向中斷標(biāo)志位TF0進(jìn)位，并申請(qǐng)中斷。在這種模式下T0定時(shí)時(shí)間最長(zhǎng)，有利于在更大的范圍內(nèi)對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。寄存器TH0和TL0分別存儲(chǔ)定時(shí)初值的高八位和低八位，由于計(jì)數(shù)值范圍為165536，則可確定初值的大小。程序如下： void time_init()TMOD=0x01; TH0=(65536-a)/256;TL0=(65536-a)%256; ET0=1; EA=1; TR0=0;（2）顯示程序設(shè)計(jì)單片機(jī)的P0口和P2口用來控制兩個(gè)共陽極的七段數(shù)碼管。分別用來顯示電機(jī)的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)以及當(dāng)前速度所在的檔位。當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，第一個(gè)數(shù)碼管顯示0；反

35、轉(zhuǎn)時(shí)，顯示1.電機(jī)的速度檔位共有五檔，第二個(gè)數(shù)碼管分別顯示05。程序如下：void display() if(right=0)P0=0xc0; elseif(right=1&&left=0) P0=0xf9; switch(count) case 0:P2=0xc0;count=0;break;/速度等級(jí)為0，第二個(gè)數(shù)碼管顯示0 case 1:P2=0xf9;count=1;break;/速度等級(jí)為1，第二個(gè)數(shù)碼管顯示1 case 2:P2=0xa4;count=2;break;/速度等級(jí)為2，第二個(gè)數(shù)碼管顯示2 case 3:P2=0xb0;count=3;break;/速度

36、等級(jí)為3，第二個(gè)數(shù)碼管顯示3 case 4:P2=0x99;count=4;break;/速度等級(jí)為4，第二個(gè)數(shù)碼管顯示4 case 5:P2=0x92;count=5;break;/速度等級(jí)為5，第二個(gè)數(shù)碼管顯示5 default :break; （3）鍵盤掃描程序設(shè)計(jì)鍵盤掃描程序用來對(duì)按鍵動(dòng)作做出及時(shí)響應(yīng)。當(dāng)進(jìn)行加速或減速操作時(shí)，要求電機(jī)的速度能夠進(jìn)行相應(yīng)的變化。這些都通過改變定時(shí)器產(chǎn)生的PWM信號(hào)的占空比來實(shí)現(xiàn)。PWM（脈沖寬度調(diào)制）是一系列周期固定、占空比可調(diào)的脈沖系列，由于每個(gè)脈沖的高電平時(shí)間和低電平時(shí)間之和必須等于周期數(shù)，所以輸出電平的維持時(shí)間必須由定時(shí)器來控制。設(shè)PWM周期為T，

37、高電平時(shí)間為TH，低電平時(shí)間為TL，電壓為VCC，則輸出電壓的平均值為：UAV=VCC*TH/（TH+TL）=VCC*TH/T=aVCC，當(dāng)VCC固定時(shí)，其電壓值取決于PWM波形的占空比a，而PWM的占空比由單片機(jī)軟件內(nèi)部用于控制PWM輸出的寄存器決定。但是，一般按鍵在按下的時(shí)候有抖動(dòng)的問題，即鍵的簧片在按下時(shí)會(huì)有輕微的彈跳，需經(jīng)過一個(gè)短暫的時(shí)間才會(huì)可靠地接觸。若在簧片抖動(dòng)時(shí)進(jìn)行掃描就可能得出不正確的結(jié)果。因此，在程序中要考慮防抖動(dòng)的問題。最簡(jiǎn)單的辦法是在檢測(cè)到有鍵按下時(shí)，等待（延遲）一段時(shí)間再進(jìn)行“行掃描”，延遲時(shí)間為1020ms。這可通過調(diào)用子程序來解決，當(dāng)系統(tǒng)中有顯示子程序時(shí)，調(diào)用幾次顯

38、示子程序也能同時(shí)達(dá)到消除抖動(dòng)的目的。程序如下：void delay(uchar z) /在12M下延時(shí)z毫秒uint x,y;for(x=z;x>0;x-)for(y=110;y>0;y-);void keyscan() if(stop=0)TR0=0; /關(guān)閉定時(shí)器0 即可停止轉(zhuǎn)動(dòng)end_turn;if(left=0&&stop=1)TR0=1; dflag=1; if(right=0&&stop=1) TR0=1; dflag=0; /轉(zhuǎn)向標(biāo)志復(fù)位則右轉(zhuǎn)if(add=0|sub=0)if(add=0) delay(5) ; /延時(shí)消抖 if(ad

39、d=0) while(add=0) ; /等待松手 count+; if(sub=0) delay(5) ;if(sub=0)while(sub=0) ;count-; if(count=0) t0=25000;t1=25000; if(count=1) t0=20000;t1=30000; /占空比為百分之60 if(count=2) t0=15000;t1=35000; /占空比為百分之70 if(count=3) t0=10000; t1=40000; /占空比為百分之80 if(count=4)t0=5000;t1=45000; /占空比為百分之90 if(count=5) t0=25

40、0;t1=47500;3.硬軟件的調(diào)試過程和完善：（1） 程序調(diào)試結(jié)果 在Keil 軟件編輯界面寫好系統(tǒng)程序后，左擊build target files圖標(biāo)，經(jīng)過多次調(diào)試和修改直至正確為止。最終調(diào)試結(jié)果如圖5.1所示。圖 5.1 調(diào)試結(jié)果（2） 軟件仿真結(jié)果 軟件仿真的步驟為：（1）在Proteus軟件編輯界面放置元器件并連接好電路圖并修改各組件屬性；（2） 將程序（HEX文件）載入單片機(jī)。首先雙擊單片機(jī)圖標(biāo)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)彈出“Edit Component”對(duì)話框。在這個(gè)對(duì)話框中我們點(diǎn)擊“Program files”框右側(cè)的，來打開選擇程序代碼窗口，選中相應(yīng)的HEX文件后返回，這時(shí)，按鈕左側(cè)的框

41、中就填入了相應(yīng)的HEX文件，點(diǎn)擊對(duì)話框的“OK”按鈕；（3） 單擊仿真按鈕，開始仿真。軟件仿真的結(jié)果如下： 首先將按鍵SW3、SW1閉合，即控制電機(jī)停止、準(zhǔn)備正轉(zhuǎn)。兩個(gè)數(shù)碼管均初始化為1和0，表明步進(jìn)電機(jī)準(zhǔn)備順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，但此時(shí)速度為0，不轉(zhuǎn)動(dòng)。仿真結(jié)果如圖5.2-1所示。圖5.2-1然后將按鍵SW3斷時(shí)，電機(jī)開始正轉(zhuǎn)。且速度檔位為0，可到達(dá)最大速度為34.2r/min。仿真結(jié)果如圖5.2-2所示。圖5.2-2然后按下上面的按鍵，控制電機(jī)加速。此時(shí)還是正轉(zhuǎn)，但速度檔位應(yīng)為1，可達(dá)到最大速度為41.2r/min。仿真結(jié)果如圖5.2-3所示。圖 5.2-3按下按鈕四次增大電機(jī)的轉(zhuǎn)速至5級(jí)，第二個(gè)數(shù)碼

42、管顯示變?yōu)?，最大轉(zhuǎn)速為65.1r/min。仿真結(jié)果如圖5.2-4所示。圖5.2-4然后按下第二個(gè)按鈕兩次減小電機(jī)的轉(zhuǎn)速至3級(jí)，第二個(gè)數(shù)碼管顯示變?yōu)?，最大轉(zhuǎn)速為55.9r/min。仿真結(jié)果如圖5.2-5所示。圖5.2-5 然后將按鍵SW1斷開，閉合SW2，電機(jī)開始逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，第一個(gè)數(shù)碼管顯示變?yōu)?。仿真結(jié)果如圖5.2-6所示圖5.2-6若此時(shí)按下第一個(gè)按鍵，則控制電機(jī)進(jìn)行反向加速，速度會(huì)變?yōu)榈谒臋n，到達(dá)61.5r/min。仿真結(jié)果如圖5.2-7所示。圖5.2-7若此時(shí)連續(xù)按下第二個(gè)按鈕兩次，則控制電機(jī)進(jìn)行反向減速，速度會(huì)變?yōu)榈诙n，最大速度為58.2r/min。仿真結(jié)果如圖5.2-8所示。圖

43、5.2-8若此時(shí)按下SW3，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，速度變?yōu)?。仿真結(jié)果如圖5.2-9所示。圖5.2-9四、 課程設(shè)計(jì)體會(huì)： 通過兩周時(shí)間的課程設(shè)計(jì)，我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)用單片機(jī)產(chǎn)生PWM信號(hào)控制微型直流電機(jī)系統(tǒng)，了解了PWM信號(hào)控制電機(jī)的原理，掌握了直流電機(jī)的啟?？刂啤⑥D(zhuǎn)向控制、速度控制等基本控制原理，加強(qiáng)了對(duì)軟件編程和硬件設(shè)計(jì)的掌握，并且熟悉了AT89C51單片機(jī)、L298芯片。我們完成了資料搜集、電路硬件設(shè)計(jì)和軟件調(diào)試和仿真，答辯和完成設(shè)計(jì)報(bào)告等幾個(gè)步驟。我們將所學(xué)的單片機(jī)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際上、全面鞏固課堂所學(xué)的理論知識(shí)、熟悉電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)程序和設(shè)計(jì)內(nèi)容、鍛煉快速完成一項(xiàng)電子產(chǎn)品的能力，并體會(huì)到了其中的奇妙

44、與艱辛。微型直流電機(jī)是指輸出或輸入為直流電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。微型直流電機(jī)有個(gè)特點(diǎn)是電機(jī)可以根據(jù)負(fù)載大小，自動(dòng)降速，來達(dá)到極大的啟動(dòng)扭矩。這一點(diǎn)交流電機(jī)就比較困難。另外直流電機(jī)比較容易吸收負(fù)載大小的突變，電機(jī)轉(zhuǎn)速可以自動(dòng)適應(yīng)負(fù)載大小。因此在機(jī)械、鋼鐵、化工等多個(gè)行業(yè)都有著重要作用，有效的電機(jī)控制，提高其運(yùn)行性能有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，搭建基于 Proteus的微型直流電機(jī)控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)，對(duì)直流電機(jī)控制系統(tǒng)作分塊研究，給出豐富的實(shí)驗(yàn)觀察接口，較好的分析研究直流電機(jī)控制系統(tǒng)中存在的問題，能夠有效的提高其運(yùn)行性能，對(duì)電機(jī)控制系統(tǒng)的修改和完善都起到重要作用。采用基于 proteus 步進(jìn)電機(jī)控制運(yùn)動(dòng)

45、仿真，不僅能真實(shí)的反映實(shí)際控制效果，也能很好的節(jié)約設(shè)計(jì)時(shí)間和成本，為科研開發(fā)過程提供有效的實(shí)踐理論依據(jù)。本設(shè)計(jì)基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。實(shí)現(xiàn)通過單片機(jī)對(duì)直流電機(jī)的控制，通過合理的設(shè)備選型、參數(shù)設(shè)置和軟件設(shè)計(jì)，提高了直流電機(jī)調(diào)速運(yùn)行的可靠性。本設(shè)計(jì)在硬件上采用了基于PWM技術(shù)的H型橋式驅(qū)動(dòng)電路，解決了電機(jī)驅(qū)動(dòng)的效率問題。但該設(shè)計(jì)也有不足之處，主要是在關(guān)于速度的反饋上，首先，速度的變化范圍較小，其次無法提供較為直觀的速度表示方式，因此，有必要引入傳感器技術(shù)對(duì)速度進(jìn)行反饋，以rpm或rps表達(dá)當(dāng)前的轉(zhuǎn)速進(jìn)行顯示。通過這次的課程設(shè)計(jì),拓寬我們的眼界,使我們認(rèn)識(shí)到這門課程在生活中的應(yīng)用是那么的廣泛。我想以后

46、多多進(jìn)行這樣的課程設(shè)計(jì)，這樣不僅能將課上的原理分析得更透徹，而且能將其靈活地應(yīng)用于實(shí)際生活中，提高動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，很有意義。五、參考文獻(xiàn):1周興華，現(xiàn)場(chǎng)總線概述J，電工技術(shù)，20002 張琛，DS18B20集成溫度傳感器原理與應(yīng)用J，安徽機(jī)電學(xué)院學(xué)報(bào)，20013 金偉正，單線數(shù)字溫度傳感器的原理與應(yīng)用J，電子技術(shù)與應(yīng)用，2000 4 李光飛.單片機(jī)課程設(shè)計(jì)實(shí)例指導(dǎo)M.北京:北京航空航天出版社，20045薛鈞義.MCS-51/96系列單片微型計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用M.西安：西安交通大學(xué)出版社，19976肖洪兵. .跟我學(xué)用單片機(jī)M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20067 何立民. 單片機(jī)高級(jí)教程

47、M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，20078 馬連洪,丁男,黃偉,馬艷華.單片機(jī)原理及應(yīng)用M. 北京：北京交通大學(xué)出 版社，20009 周明德. 單片機(jī)原理與技術(shù)M 北京：人民郵電出版社，200810 何立民. 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，200011 姜志海，劉連新. 單片微型計(jì)算機(jī)原理接口與應(yīng)用M. 北京：機(jī)械工業(yè)出 版社，2007 六、 附件：1.所有源程序清單#include<reg52.h>#define uchar unsigned char #define uint unsigned intsbit PW1=P12 ;sbit PW2=P1

48、1 ; /控制電機(jī)的兩個(gè)輸入sbit add=P32 ; /加速按鍵sbit sub=P33 ; /減速按鍵sbit stop=P34 ; /停止按鍵sbit left=P35 ;/左轉(zhuǎn)按鍵sbit right=P36; sbit en1=P10;#define right_turn PW1=0;PW2=1 /順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)#define left_turn PW1=1;PW2=0 /逆向轉(zhuǎn)動(dòng)#define end_turn PW1=1;PW2=1 /停轉(zhuǎn)uint t0=25000,t1=25000; /初始時(shí)占空比為50%uint a=25000; / 設(shè)置定時(shí)器裝載初值 25ms 設(shè)定頻率為Hzuchar flag=1; /此標(biāo)志用于選擇不同的裝載初值uchar dflag; /左右轉(zhuǎn)標(biāo)志uchar count; /用來標(biāo)志速度檔位void keyscan(); /鍵盤掃描void d